JP6907970B2 - Hybrid vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッド車両に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle.
従来から、内燃機関及び電動機を備えるハイブリッド車両であって、内燃機関へ供給される吸気ガスを過給する電動過給器を有するものが知られている(例えば、特許文献1、2)。
Conventionally, there is known a hybrid vehicle including an internal combustion engine and an electric motor, which has an electric supercharger that supercharges the intake gas supplied to the internal combustion engine (for example,
このうち特許文献1に記載されたハイブリッド車両は、車両や内燃機関の運動エネルギを電力に変換して回収する回生発電機を備える。そして、回生発電機の作動中にバッテリの充電率(SOC)が所定値以上になった場合には、電動過給器に電力を供給することで回生発電機によって供給される回生電力を消費するようにしている。特に、特許文献1に記載されたハイブリッド車両では、電動過給器前後の圧力比に基づいて電動過給器によって消費可能な電力を算出すると共に算出された消費可能な電量が低いときには、例えば、電動過給器以外のデバイスへの電力供給量を増大させたり、機械式ブレーキを作動させること等によって回生発電機による発電量を減らすようにしたりしている。
Of these, the hybrid vehicle described in
ところで、ハイブリッド車両の電動機の容量が比較的小さい場合、ハイブリッド車両に対する要求トルクが或る程度以上大きいときには、電動機のみではハイブリッド車両の要求トルクを出力することができない。このため、斯かるハイブリッド車両では、要求トルクが或る程度以上大きいときには、内燃機関を駆動することによって要求トルクが満たされることになる。 By the way, when the capacity of the electric motor of the hybrid vehicle is relatively small and the required torque for the hybrid vehicle is larger than a certain level, the required torque of the hybrid vehicle cannot be output only by the electric motor. Therefore, in such a hybrid vehicle, when the required torque is larger than a certain level, the required torque is satisfied by driving the internal combustion engine.
斯かるハイブリッド車両では、ハイブリッド車両に対する要求トルクが或る程度以上大きいときに、例えばバッテリの充電率が高くなってバッテリに充電されている電力を放出することが必要な場合、電動過給器に電力を供給することのみならず、電動機に電力を供給することによってもバッテリに充電されている電力を減少させることができる。このとき、電動過給器への電力供給量を増大させると、過給圧が高くなるため内燃機関におけるポンピング損失が低減される。このため、内燃機関における熱効率が高まり、結果的に内燃機関における燃料消費量を低減することができる。一方、電動機への電力供給量を増大させると、ハイブリッド車両に対する要求トルクを満たすのに必要な内燃機関の出力トルクが低下し、結果的に内燃機関における燃料消費量を低減することができる。したがって、このときに内燃機関における燃料消費量をできるだけ低減するためには、バッテリからの電力を電動過給器と電動機とに適切に分配することが必要になる。 In such a hybrid vehicle, when the required torque for the hybrid vehicle is larger than a certain level, for example, when the charge rate of the battery becomes high and it is necessary to release the electric power charged in the battery, the electric supercharger is used. Not only by supplying electric power, but also by supplying electric power to the electric motor, the electric power charged in the battery can be reduced. At this time, if the amount of electric power supplied to the electric supercharger is increased, the supercharging pressure is increased, so that the pumping loss in the internal combustion engine is reduced. Therefore, the thermal efficiency in the internal combustion engine is increased, and as a result, the fuel consumption in the internal combustion engine can be reduced. On the other hand, when the amount of electric power supplied to the motor is increased, the output torque of the internal combustion engine required to satisfy the required torque for the hybrid vehicle is reduced, and as a result, the fuel consumption in the internal combustion engine can be reduced. Therefore, in order to reduce the fuel consumption in the internal combustion engine as much as possible at this time, it is necessary to appropriately distribute the electric power from the battery to the electric supercharger and the electric motor.
ところが、特許文献1では、バッテリからの電力供給量を増大させることが必要な場合に、基本的に電動過給器への電力の供給が行われる。そして、電動過給器にて回生電力を消費しきれないときに電動過給機以外のデバイスへ電力を供給している。このように電動過給器への電力の供給を増大させるだけでは、必ずしも効率的に内燃機関における燃料消費量を低減することはできない。したがって、ハイブリット車両における燃料消費量の抑制という観点では改良の余地がある。
However, in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、バッテリからの電力供給量を増大させるべきときに、電動機及び電動過給器を適切に制御して、燃料消費量を効率的に低減させることができるハイブリッド車両を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to appropriately control an electric motor and an electric supercharger to reduce fuel consumption when the amount of electric power supplied from a battery should be increased. The purpose is to provide a hybrid vehicle that can be efficiently reduced.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨は以下のとおりである。 The present invention has been made to solve the above problems, and the gist thereof is as follows.
(1)動力源として内燃機関及び電動機を備えるハイブリッド車両であって、前記内燃機関へ供給される吸気ガスを過給する電動過給器と、前記電動機及び前記電動過給器に接続されると共に前記電動機及び前記電動過給器へ電力を供給するバッテリと、前記内燃機関、前記電動機及び前記電動過給器を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記バッテリの充電率に基づいて前記バッテリから前記電動機及び前記電動過給器への総電力供給量を増大させるときであるか否かを判定すると共に、前記バッテリからの総電力供給量を増大させるときであると判定された場合には、前記バッテリからの総電力供給量を増大させる電力供給促進制御を行い、前記制御装置は、前記電力供給促進制御において、前記バッテリからの総電力供給量の増大分に対する前記内燃機関での燃料消費量の減少分の割合である燃料節約率が最大となるように前記電動機への電力供給量及び前記電動過給器への電力供給量を制御する、ハイブリッド車両。 (1) A hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine and an electric motor as a power source, which is connected to an electric supercharger that supercharges the intake gas supplied to the internal combustion engine and the electric motor and the electric supercharger. A battery that supplies electric power to the electric motor and the electric supercharger, and a control device that controls the internal combustion engine, the electric motor, and the electric supercharger are provided, and the control device is based on the charge rate of the battery. When it is determined whether or not it is time to increase the total power supply amount from the battery to the motor and the electric supercharger, and it is determined that it is time to increase the total power supply amount from the battery. In the power supply promotion control, the control device performs power supply promotion control for increasing the total power supply amount from the battery, and the control device in the internal combustion engine with respect to the increase in the total power supply amount from the battery in the power supply promotion control. A hybrid vehicle that controls the amount of power supplied to the motor and the amount of power supplied to the electric supercharger so that the fuel saving rate, which is the rate of decrease in fuel consumption, is maximized.
(2)前記制御装置は、前記電力供給促進制御では、少なくとも前記電動過給器への電力供給量、前記電動機への電力供給量及び前記内燃機関への燃料供給量から定まる運転点が或る運転点にあるときよりも前記電動機への電力供給量を増大させると共に前記内燃機関への燃料供給量を減少させつつ当該車両の出力トルクを維持する第1操作を行った場合における燃料節約率と、前記運転点が前記或る運転点にあるときよりも前記電動過給器への電力供給量を増大させると共に前記内燃機関への燃料供給量を減少させつつ前記内燃機関の出力トルクを維持する第2操作を行った場合における燃料節約率とを算出し、算出された燃料節約率が大きい方の操作を実行したときに前記運転点が到達する点を更新運転点として算出する更新運転点算出制御を1回のみ又は複数回繰り返して実行すると共に、最終的に算出された更新運転点における前記電動機への電力供給量、前記電動過給器への電力供給量及び前記内燃機関への燃料供給量となるように前記電動機、前記電動過給器及び前記内燃機関を制御する、上記(1)に記載のハイブリッド車両。 (2) In the power supply promotion control, the control device has at least an operating point determined by the power supply amount to the electric supercharger, the power supply amount to the electric motor, and the fuel supply amount to the internal combustion engine. The fuel saving rate when the first operation of maintaining the output torque of the vehicle is performed while increasing the amount of power supplied to the electric motor and reducing the amount of fuel supplied to the internal combustion engine as compared with the case of being at the operating point. The output torque of the internal combustion engine is maintained while increasing the amount of power supplied to the electric supercharger and decreasing the amount of fuel supplied to the internal combustion engine as compared with the case where the operating point is at the certain operating point. The fuel saving rate when the second operation is performed is calculated, and the point at which the operating point reaches when the operation with the larger calculated fuel saving rate is executed is calculated as the updated operating point. The control is executed only once or a plurality of times, and the power supply amount to the electric motor, the power supply amount to the electric supercharger, and the fuel supply to the internal combustion engine at the finally calculated update operation point. The hybrid vehicle according to (1) above, wherein the electric motor, the electric supercharger, and the internal combustion engine are controlled so as to be in quantity.
(3)前記電力供給促進制御では、更新運転点における前記バッテリからの総電力供給量が限界値を超えるまで繰り返し更新動作算出制御が実行され、最終的に算出された更新運転点の一つ前の運転点における前記電動過給器への電力供給量、前記電動機への電力供給量及び前記内燃機関への燃料供給量となるように前記内燃機関、前記電動機及び前記電動過給器が制御される、上記(2)に記載のハイブリッド車両。 (3) In the power supply promotion control, the renewal operation calculation control is repeatedly executed until the total power supply amount from the battery at the renewal operation point exceeds the limit value, and one before the finally calculated renewal operation point. The internal combustion engine, the electric motor, and the electric supercharger are controlled so as to be the amount of electric power supplied to the electric supercharger, the amount of electric power supplied to the electric motor, and the amount of fuel supplied to the internal combustion engine at the operating point of. The hybrid vehicle according to (2) above.
(4)前記制御装置は、前記バッテリからの総電力供給量を増大させるときではないと判定された場合、当該ハイブリッド車両への要求トルクが所定値以下であるときには前記内燃機関を停止させて前記電動機のみによって当該ハイブリッド車両を駆動し、前記制御装置は、前記バッテリからの総電力供給量を増大させるときであると判定された場合であっても、当該ハイブリッド車両への要求トルクが前記所定値以下であるときには前記内燃機関を停止させて前記電動機のみによって当該ハイブリッド車両を駆動する、上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載のハイブリッド車両。 (4) When the control device determines that it is not time to increase the total power supply amount from the battery, the internal combustion engine is stopped when the required torque to the hybrid vehicle is equal to or less than a predetermined value. Even when it is determined that the hybrid vehicle is driven only by the electric motor and the control device increases the total power supply amount from the battery, the required torque to the hybrid vehicle is the predetermined value. The hybrid vehicle according to any one of (1) to (3) above, wherein when the following is the case, the internal combustion engine is stopped and the hybrid vehicle is driven only by the electric motor.
本発明によれば、バッテリから外部への電力供給量を増大させるべきときに、電動機及び電動過給器を適切に制御して、内燃機関における燃料消費量を十分に低減することができるハイブリッド車両が提供される。 According to the present invention, a hybrid vehicle capable of appropriately controlling an electric motor and an electric supercharger to sufficiently reduce fuel consumption in an internal combustion engine when the amount of electric power supplied from the battery to the outside should be increased. Is provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, similar components are given the same reference numbers.
<車両の構成>
図1は、第一実施形態に係るハイブリッド車両1の構成を概略的に示す図である。図1に示したように、車両1は、内燃機関10と、第1電動発電機12と、第2電動発電機14と、動力分割機構16と、を備える。加えて、車両1は、第1電動発電機12及び第2電動発電機14に電気的に接続されたパワーコントロールユニット(PCU)18と、PCU18に電気的に接続されたバッテリ20と、電子制御ユニット(ECU)30とを備える。
<Vehicle configuration>
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the
内燃機関10は、ガソリンや軽油といった燃料を機関の内部で燃焼させて、燃焼ガスの熱エネルギを機械的エネルギに変換する原動機である。内燃機関10の出力は、内燃機関10に供給する燃料や空気の量を調整することによって制御される。内燃機関10の出力軸(クランクシャフト)は機械的に動力分割機構16に連結されており、内燃機関10によって生成された動力は動力分割機構16に入力される。
The
第1電動発電機12は、その入出力軸が機械的に動力分割機構16に連結されると共に、PCU18に電気的に接続されている。第1電動発電機12は、PCU18から電力が供給されると、その電力によって駆動せしめられて動力分割機構16に動力を出力する。したがって、このとき第1電動発電機12は電動機として機能する。
The input / output shafts of the
一方、動力分割機構16から動力が第1電動発電機12に入力されると、第1電動発電機12は、その動力によって駆動せしめられて電力を生成する。生成された電力はPCU18を介してバッテリ20に供給され、バッテリ20の充電が行われる。したがって、このとき第1電動発電機12は発電機として機能する。なお、第1電動発電機12は、電動機としては機能しない発電機であってもよい。
On the other hand, when power is input to the
第2電動発電機14は、その入出力軸が機械的に動力分割機構16に連結されると共に、PCU18に電気的に接続されている。第2電動発電機14は、PCU18から電力が供給されると、その電力によって駆動せしめられて動力分割機構16に動力を出力する。したがって、このとき第2電動発電機14は電動機として機能する。
The input / output shafts of the
一方、動力分割機構16から動力が第2電動発電機14に入力されると、第2電動発電機14は、その動力によって駆動せしめられて電力を生成する。生成された電力はPCU18を介してバッテリ20に供給され、バッテリ20の充電が行われる。したがって、このとき第2電動発電機14は発電機として機能する。なお、第2電動発電機14は、発電機としては機能しない電動機であってもよい。
On the other hand, when power is input to the
動力分割機構16は、内燃機関10、第1電動発電機12及び第2電動発電機14に機械的に連結されている。加えて、動力分割機構16は、駆動軸22に連結されており、駆動軸22は差動歯車24を介して車輪26に連結される。特に本実施形態では、動力分割機構16は遊星歯車機構を備える。この遊星歯車機構では、例えば、サンギアが第1電動発電機12の入出力軸に連結され、プラネタリギアが内燃機関10の出力軸に連結され、リングギアが第2電動発電機14の入出力軸に連結される。
The
動力分割機構16は、動力分割機構16に連結された内燃機関10、第1電動発電機12、第2電動発電機14及び駆動軸22のうちの何れか一つから動力分割機構16に入力された動力を、これらのうちの少なくとも一つの構成要素に出力することができるように構成される。したがって、例えば、内燃機関10から動力分割機構16に動力が入力されると、この動力は第1電動発電機12、第2電動発電機14及び駆動軸22のうちの少なくとも何れか一つに出力される。同様に、第1電動発電機12から動力分割機構16に動力が入力されると、この動力は内燃機関10、第2電動発電機14及び駆動軸22のうちの少なくともいずれか一つに出力される。加えて、第2電動発電機14から動力分割機構16に動力が入力されると、この動力は内燃機関10、第1電動発電機12及び駆動軸22のうちの少なくともいずれか一つに出力される。
The
PCU18は、インバータやDCDCコンバータ等を備え、第1電動発電機12、第2電動発電機14及びバッテリ20に電気的に接続される。PCU18は、第1電動発電機12、第2電動発電機14及びバッテリ20の制御を行うと共に、バッテリ20からこれら電動発電機12、14に供給される電力の変換や、電動発電機12、14からバッテリ20へ供給される電力の変換を行う。
The
バッテリ20は、PCU18に電気的に接続されると共に、蓄電を行う。第1電動発電機12又は第2電動発電機14が動力分割機構16から入力される動力によって駆動されると、PCU18を介してバッテリ20への充電が行われる。一方、第1電動発電機12又は第2電動発電機14が動力分割機構16へ動力を出力するときには、バッテリ20からPCU18を介して第1電動発電機12又は第2電動発電機14へ電力が供給される。
The
ECU30は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バスを介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(リードオンリメモリ)、CPU(マイクロプロセッサ)、入力ポート及び出力ポートを備える。ECU30の入力ポート及び出力ポートは、内燃機関10の各種アクチュエータや各種センサ、PCU18、バッテリ20等に接続される。ECU30には、内燃機関10の各種センサ、PCU18及びバッテリ20の出力信号が入力される。加えて、ECU30は、内燃機関10の各種アクチュエータ、PCU18及びバッテリ20へ制御信号を出力する。したがって、内燃機関10の各種アクチュエータ、PCU18及びバッテリ20はECU30により制御される。
The
このように構成された車両1では、内燃機関10によって得られた動力の一部又は全部を第1電動発電機12又は第2電動発電機14に入力すると、第1電動発電機12又は第2電動発電機14によって発電を行うことができる。斯かる発電によって得られた電力は、PCU18を介してバッテリ20に充電されたり、第1電動発電機12及び第2電動発電機14のうち発電が行われていない方の電動発電機に供給されたりする。したがって、車両1は、内燃機関10の出力によって発電された電力をバッテリ20に充電することができるように構成されている。また、内燃機関10によって得られた動力の一部又は全部を駆動軸22に入力すると、この動力によって車輪26を回転させることができる。
In the
また、車両1は、バッテリ20から供給される電力によって第1電動発電機12又は第2電動発電機14を駆動することができるように構成されている。第1電動発電機12又は第2電動発電機14の駆動によって得られた動力は、内燃機関10に入力されることができる。したがって、このような動力により停止している内燃機関10を始動させることができる。また、第1電動発電機12又は第2電動発電機14の駆動によって得られた動力を駆動軸22に入力すると、この動力によって車輪26を回転させることができる。
Further, the
なお、本実施形態では、車両1は、二つの電動発電機12、14を備えている。しかしながら、車両1は必ずしも二つの電動発電機12、14を備えている必要はなく、一つの電動発電機のみを有していても良い。
In the present embodiment, the
<内燃機関の構成>
図2は、ハイブリッド車両1に搭載される内燃機関10の構成を概略的に示す図である。図2に示したように、内燃機関10は、機関本体40、燃料供給装置43、吸気系50、排気系60を備える。機関本体40は、複数の気筒41を備えると共に、各気筒41内には混合気が燃焼する燃焼室が形成される。各気筒41には、各気筒41の燃焼室内の混合気に点火するための点火プラグ(図示せず)が設けられてもよい。
<Composition of internal combustion engine>
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an
燃料供給装置43は、燃料噴射弁44、デリバリパイプ45、燃料供給管46、燃料ポンプ47及び燃料タンク48を備える。燃料噴射弁44は、各気筒41の燃焼室内に燃料を直接噴射するように機関本体40に配置されている。燃料噴射弁44は、デリバリパイプ45及び燃料供給管46を介して燃料タンク48に連結されている。燃料供給管46には、燃料タンク48内の燃料を圧送する燃料ポンプ47が配置される。燃料ポンプ47によって圧送された燃料は、燃料供給管46を介してデリバリパイプ45に供給され、燃料噴射弁44が開弁されるのに伴って燃料噴射弁44から燃焼室内に直接噴射される。
The
吸気系50は、吸気マニホルド51、吸気管52、エアクリーナ53、排気ターボチャージャ70のコンプレッサ70c、電動過給器54、インタークーラ55、及びスロットル弁56を備える。各気筒41は、吸気ポートを介して吸気マニホルド51に連通しており、吸気マニホルド51は吸気管52を介してエアクリーナ53に連通している。
The intake system 50 includes an
吸気管52には、吸気管52内を流通する吸入空気を圧縮して吐出する電動過給器54が設けられている。電動過給器54は、バッテリ20に接続され、バッテリ20から供給される電力によって駆動せしめられる。電動過給器54は、供給される電力が高くなるほど、吸入空気の圧力を高くすることができる。
The
吸気管52には、更に、排気ターボチャージャ70のコンプレッサ70cと、コンプレッサ70cによって圧縮された空気を冷却するインタークーラ55とが設けられている。インタークーラ55は、吸入空気の流れ方向においてコンプレッサ70cの下流側に配置されている。スロットル弁56は、インタークーラ55と吸気マニホルド51との間の吸気管52内に配置されている。スロットル弁56は、回動せしめられることで、吸気通路の開口面積を変更することができる。
The
排気系60は、排気マニホルド61、排気管62、排気ターボチャージャ70のタービン70t、及び排気後処理装置63を備える。各気筒41は、排気ポートを介して排気マニホルド61に連通しており、排気マニホルド61は排気管62に連通している。排気管62には、排気ターボチャージャ70のタービン70tが設けられている。タービン70tは、排気ガスのエネルギによって回転駆動せしめられる。排気ターボチャージャ70のコンプレッサ70cとタービン70tとは回転軸によって接続されており、タービン70tが回転駆動せしめられると、これに伴ってコンプレッサ70cが回転し、よって吸入空気が圧縮せしめられる。また、排気管62にはタービン70tの排気流れ方向下流側において排気後処理装置63が設けられている。排気後処理装置63は、排気ガスを浄化した上で外気中に排出するための装置であって、有害物質を浄化する各種の排気浄化触媒や有害物質を捕集するフィルタなどを備える。
The
ECU30は、各種センサに接続される。例えば、吸気管52には吸気管52内を流れる吸入空気の流量を検出するエアフロメータ75が設けられ、ECU30はこのエアフロメータ75に接続される。また、ハイブリッド車両1は、アクセルペダル76の出力に応じて出力電流の変化する負荷センサ77を備え、この負荷センサ77もECU30に接続される。
The
一方、ECU30は、内燃機関の各種アクチュエータに接続される。図2に示した例では、ECU30は、燃料噴射弁44、燃料ポンプ47、電動過給器54及びスロットル弁56に接続され、これらアクチュエータを制御する。
On the other hand, the
<基本的な車両の出力制御>
次に、図3及び図4を参照して、基本的なハイブリッド車両1の運転制御について説明する。図3は要求トルクと運転状態の関係を示す図であり、図4は燃費が最も良くなる機関トルク(以下、「燃費最適トルク」という)を機関回転速度毎に示す図である。
<Basic vehicle output control>
Next, the basic operation control of the
図3に示したように、本実施形態では、負荷センサ77の出力に基づいて算出される要求トルクに応じて、すなわちハイブリッド車両1への要求トルクに応じて、ハイブリッド車両1への駆動力の供給元が変化する。図3に示した例では、ハイブリッド車両1への要求トルクが低く、Te1未満である場合、ハイブリッド車両1は電動発電機12、14のみによって駆動される。このため、要求トルクがTe1未満である場合には、内燃機関10は停止されている。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the driving force to the
したがって、ハイブリッド車両への要求トルクが所定値Te1以下であるときには、後述するようにバッテリ20からの総電力供給量を増大させるときであると判定された場合も増大させるときではないと判定された場合も、内燃機関10を停止させて電動発電機12、14のみによってハイブリッド車両1が駆動されることになる。
Therefore, when the required torque to the hybrid vehicle is equal to or less than the predetermined value Te1, it is determined that it is time to increase the total power supply amount from the
一方、本実施形態のハイブリッド車両1では電動発電機12、14の容量はそれほど大きくない。このため、ハイブリッド車両1への要求トルクがTe1以上の中程度である場合、電動発電機12、14のみでは要求トルクを満たすことができない。そこで、ハイブリッド車両1への要求トルクがTe1以上である場合には、内燃機関10が作動せしめられ、よってハイブリッド車両1は内燃機関10によって駆動される。
On the other hand, in the
ここで、図4に示したように、各機関回転速度において、燃費最適トルクは比較的高い。したがって、ハイブリッド車両1への要求トルクがTe1とTe2との間の中程度のトルクである場合、内燃機関10の出力トルクが燃費最適トルクになるように内燃機関10の運転を行うと、ハイブリッド車両1への要求トルクよりも内燃機関10の出力トルクの方が大きくなる。そこで、ハイブリッド車両1への要求トルクがTe1とTe2との間のトルクである場合には、内燃機関10をその出力トルクが燃費最適トルクとなるように運転すると共に、余剰のトルクによって電動発電機12、14を駆動して発電を行うようにしている。これにより、内燃機関10を燃費効率の良い状態で運転することができると共に、余剰のトルク分を電力に変換して蓄えることができる。
Here, as shown in FIG. 4, the optimum fuel consumption torque is relatively high at each engine speed. Therefore, when the required torque for the
図5は、ハイブリッド車両1への要求トルクが中程度である場合におけるハイブリッド車両1の運転状態を示す図である。特に、図中のAは、内燃機関10の出力トルクがハイブリッド車両1の要求トルクに等しくなるように内燃機関10を運転した場合(運転点Aで運転が行われた場合)を示している。一方、図中のA’は、内燃機関10の出力トルクがハイブリッド車両1の要求トルクよりも高く、よって余剰のトルクにより発電が行われる場合(運転点A’で運転が行われた場合)を示している。なお、運転点は、少なくとも電動過給器54への電力供給量、電動発電機12、14への電力供給量及び内燃機関10への燃料供給量から定まるハイブリッド車両1の運転状態を示している。
FIG. 5 is a diagram showing an operating state of the
図5(A)に示したように、運転点A’で運転が行われた場合には、運転点Aで運転が行われた場合に比べて、内燃機関10の出力トルクが高くなる。特に、運転点A’では、内燃機関の出力トルクが最適燃費トルクになるように内燃機関10が運転せしめられる。
As shown in FIG. 5A, when the operation is performed at the operating point A', the output torque of the
また、図5(B)に示したように、運転点Aでは、ハイブリッド車両1の要求トルクと内燃機関10の出力トルクとが等しくなる。これに対して、運転点A’では、内燃機関10の出力トルクから電動発電機12、14における発電に用いられるトルク(発電トルク)を減算したトルクがハイブリッド車両1の要求トルクに一致する。
Further, as shown in FIG. 5B, at the operating point A, the required torque of the
加えて、内燃機関10における燃料供給量(各サイクルにおける燃料供給量)は、基本的には内燃機関10の出力トルクに比例する。このため、図5(C)に示したように、運転点A’における燃料供給量は、運転点Aにおける燃料供給量よりも多い。加えて、運転点Aでは、電動発電機12、14によるハイブリッド車両1の駆動や、電動過給器54による過給は行われない。したがって、運転点Aでは、電動発電機12、14や電動過給器54への電力供給量はほぼゼロである。一方、運転点A’においては、電動発電機12、14において発電が行われることから、電力供給量は負の値となる。
In addition, the fuel supply amount in the internal combustion engine 10 (fuel supply amount in each cycle) is basically proportional to the output torque of the
また、ハイブリッド車両1への要求トルクが高くてTe2以上である場合、ハイブリッド車両1は内燃機関10に加えて電動発電機12、14によって駆動される。この場合、内燃機関10はできる限りその出力トルクが燃費最適トルク近傍となるように運転されると共に、電動発電機12、14は要求トルクと燃費最適トルクとの差に相当する出力トルクを発生するように駆動される。また、要求トルクが更に高くなって、電動発電機12、14の出力トルクを最大にしても要求トルクを満たせなくなると、内燃機関10は燃費最適トルクを超えて高い出力トルクとなるように運転される。
Further, when the required torque for the
<SOC低減要求時の課題>
ところで、バッテリ20の満充電容量に対する現在の充電容量の比率であるSOC(State of Charge:充電率)が低いときには、電動発電機12、14によって発電を行い、発電によって得られた電力をバッテリ20に充電することができる。しかしながら、バッテリ20に充電できる電力量は限られているため、SOCが高いときには、バッテリ20への充電をそれ以上行うことができず、よって電動発電機12、14による発電を行うことができない。
<Issues when requesting SOC reduction>
By the way, when the SOC (State of Charge), which is the ratio of the current charge capacity to the full charge capacity of the
ここで、上述したようにハイブリッド車両1への要求トルクがTe1以上Te2未満の中程度である場合、基本的には電動発電機12、14によって発電が行われる。しかしながら、SOCが高いときには、電動発電機12、14による発電を行うことができない。このため、ハイブリッド車両1への要求トルクが中程度である場合には、燃費が最適となる運転点A’ではなく運転点Aにて内燃機関10を運転することが必要になる。
Here, as described above, when the required torque for the
ここで、SOCが高い状態でハイブリッド車両1が長い下り坂を走行すると、ハイブリッド車両1は回生発電を行うことができなくなり、ハイブリッド車両1の減速をブレーキシステムによって行わなければならなくなる。したがって、このような場合には、回生可能なエネルギが熱となって無駄に消費されてしまうことになる。
Here, if the
斯かる事態を抑制するためには、ハイブリッド車両1が長い下り坂に侵入する前に、予めバッテリ20のSOCを低減しておくことが考えられる。このように予めバッテリ20のSOCを低減しておくことで、ハイブリッド車両1が下り坂を走行している際には、回生エネルギによってバッテリ20の充電を行うことができ、これによりハイブリッド車両1の燃費を高めることができる。
In order to suppress such a situation, it is conceivable to reduce the SOC of the
このようにして燃費を高めることができるのは、予めバッテリ20のSOCを低減させる際にハイブリッド車両1への要求トルクが中程度である場合でも同様である。すなわち、ハイブリッド車両1への要求トルクが中程度である場合であっても、SOCを低減させるためには、電動発電機12、14によってトルクを発生させた上で、内燃機関10を燃費最適トルクよりもより低いトルクで運転させることが必要になる。このため、予めバッテリ20のSOCを低減させる際に内燃機関10における燃費は悪化してしまう。しかしながら、下り坂を走行している際の回生エネルギによって発電を行うことができれば、内燃機関10の燃費悪化分以上に、回生エネルギによる充電を行うことができる。
The fuel efficiency can be improved in this way even when the torque required for the
また、ハイブリッド車両1がこれから下り坂を走行することが予想される場合以外にも、ハイブリッド車両1への要求トルクが中程度である状態でバッテリ20のSOCを低減することが必要な場合がある。このようにバッテリ20のSOCを低減することが必要な場合、すなわちバッテリ20からの電動発電機12、14や電動過給器54への総電力供給量を増加させることが要求されている場合、この要求を満たすためにはハイブリッド車両1における総合的な燃費は少なくとも一時的に悪化することになる。したがって、ハイブリッド車両1の燃費悪化の抑制の観点からは、このような場合には、ハイブリッド車両1における総合的な燃費の悪化を最小限に抑えることが必要である。
Further, in addition to the case where the
<SOC低減方法>
ところで、ハイブリッド車両1への要求トルクがTe1以上であって内燃機関10を作動させなければ要求トルクを満たせない場合、バッテリ20のSOCを減少させる方法としては、主に二つの方法が考えられる。
<SOC reduction method>
By the way, when the required torque for the
一つ目の方法は、電動発電機12、14への電力供給量を増大させると共に、内燃機関10への燃料供給量を減少させつつ、ハイブリッド車両1の出力トルクを維持する方法である(以下、このような操作を「第1操作」という)。以下、図6を参照して、一つ目の方法について具体的に説明する。
The first method is to maintain the output torque of the
図6は、ハイブリッド車両1への要求トルクが中程度である場合におけるハイブリッド車両1の運転状態を示す、図5と同様な図である。特に、図中の運転点Aは、内燃機関10の出力トルクがハイブリッド車両1の要求トルクに等しくなるように内燃機関10を運転した場合(運転点Aで運転が行われた場合)を示しており、図5におけるAと同様である。一方、図中の運転点Bは、運転点Aに対して、内燃機関10の出力トルクがハイブリッド車両1の要求トルクよりも低く、不足分のトルクを電動発電機12、14の出力トルクで補っている場合(運転点Bで運転が行われた場合)を示している。
FIG. 6 is a diagram similar to FIG. 5 showing an operating state of the
図6(A)に示したように、運転点Bで運転が行われた場合には、運転点Aで運転が行われた場合に比べて、内燃機関10の出力トルクが低くなる。また、図6(B)に示したように、運転点Aでは、ハイブリッド車両1の要求トルクと内燃機関10の出力トルクが等しくなる。これに対して、運転点Bでは、内燃機関10の出力トルクと電動発電機12、14の出力トルクとを合計したトルクがハイブリッド車両1の要求トルクに一致する。
As shown in FIG. 6A, when the operation is performed at the operating point B, the output torque of the
加えて、運転点Bにおける内燃機関10の出力トルクが運転点Aにおける内燃機関10の出力トルクよりも低いため、図6(C)に示したように、運転点Bにおける燃料供給量は、運転点Aにおける燃料供給量よりも少ない。さらに、運転点Aでは、電動発電機12、14や電動過給器54は駆動されないのに対して、運転点Bでは電動発電機12、14によりハイブリッド車両1の駆動が行われる。したがって、運転点Bでは運転点Aよりも電力供給量が多い。
In addition, since the output torque of the
二つ目の方法は、電動過給器54への電力供給量を増大させると共に内燃機関10の燃料供給量を減少させつつ内燃機関10の出力トルクを維持する方法である(以下、このような操作を「第2操作」という)。この方法においても、結果的にハイブリッド車両1の出力トルクは維持されることになる。以下、図7を参照して、二つ目の方法について具体的に説明する。
The second method is a method of maintaining the output torque of the
図7は、ハイブリッド車両1への要求トルクが中程度である場合におけるハイブリッド車両1の運転状態を示す、図5と同様な図である。特に、図中の運転点Aは、図5及び図6におけるAと同様である。一方、図中の運転点Cは、運転点Aに対して電動過給器54への電力供給量を増大させると共に内燃機関10の燃料供給量を減少させて、結果的に内燃機関10の出力トルクを維持するようにした場合(運転点Cで運転が行われた場合)を示している。
FIG. 7 is a diagram similar to FIG. 5 showing an operating state of the
図7(A)に示したように、運転点Cで運転が行われた場合の出力トルクは、運転点Aで運転が行われた場合の出力トルクと等しい。また、図7(B)に示したように、運転点Aで運転が行われた場合及び運転点Cで運転が行われた場合共に、ハイブリッド車両1の要求トルクと内燃機関10の出力トルクが等しくなる。
As shown in FIG. 7A, the output torque when the operation is performed at the operation point C is equal to the output torque when the operation is performed at the operation point A. Further, as shown in FIG. 7B, the required torque of the
加えて、運転点Cでは、電動過給器54へ電力が供給されて内燃機関10へ供給される吸気ガスが過給される。このように電動過給器54によって過給が行われることによりポンピング損失が減少することから、内燃機関における熱効率が増大する。このため、運転点Aよりも内燃機関10への燃料供給量を減少させても、内燃機関10の出力トルクを維持することができるようになる。したがって、運転点Cでは運転点Aに比べて燃料供給量が少なくなる代わりに電力供給量が多くなる。
In addition, at the operating point C, the intake gas supplied to the
このように、運転点Bでは、運転点Aよりも、燃料供給量は少なくなるがバッテリ20からの総電力供給量が多くなる。同様に、運転点Cでは、運転点Aよりも、燃料供給量は少なくなるがバッテリ20からの総電力供給量が多くなる。そして、バッテリからの総電力供給量の増大分に対する燃料供給量の減少分の割合を燃料節約率とすると、運転点Bと運転点Cとにおける燃料節約率は運転点Aやその他の機関運転状態に応じて変化する。したがって、運転点Aやその他の機関運転状態によっては、運転点Bの方が運転点Aよりも燃料節約率が高くなり、逆に、運転点Aやその他の機関運転状態によっては、運転点Aの方が運転点Bよりも燃料節約率が高くなる。
As described above, at the operating point B, the fuel supply amount is smaller than that at the operating point A, but the total power supply amount from the
<燃料節約率が高くなる運転点の探索>
そこで、本実施形態では、燃料節約率が最大となるような目標運転点の探索を行うと共に、燃料節約率が最大となる運転点でハイブリッド車両1が運転されるように電動過給器54、電動発電機12、14及び内燃機関10を制御するようにしている。以下では、燃料節約率が最大となるような目標運転点の探索方法について図8及び図9を参照して説明する。
<Search for operating points with high fuel saving rate>
Therefore, in the present embodiment, the
図8は、機関出力と電動過給器54による過給度合いと内燃機関10の燃費との関係を示す図である。図8において、複数の実線は電動過給器54への電力供給量が異なる場合における関係を示している。ここで、バッテリ20のSOCを低減することが必要になったときに、ハイブリッド車両1の運転点が運転点Aにある場合を考える。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the engine output, the degree of supercharging by the
この場合、上述した第1操作を行うと、電動発電機12、14への電力供給量が増大せしめられ、よって電動発電機12、14の出力が増大する。このとき電動過給器54への電力供給量は変化しない。ハイブリッド車両1の要求出力は変化していないとすると、電動発電機12、14の出力が増大した分だけ内燃機関10の出力を低減させることが必要である。内燃機関10の出力を低減させると内燃機関10の出力トルクは最適燃費トルクから離れるため、内燃機関10の燃費は悪化する(単位出力当たりの燃料供給量が増大する)。この結果、第1操作を行うと、ハイブリッド車両1の運転点は図8のAからBへ移ることになる。また、運転点がAからBへ移った際の燃料節約率は、内燃機関10への燃料供給量の減少分を電動発電機12、14への電力供給量の増大分で除算することによって算出される。
In this case, when the first operation described above is performed, the amount of power supplied to the
一方、上述した第2操作を行うと、電動過給器54への電力供給量が増大せしめられ、よって内燃機関10における過給圧が上昇する。過給圧が上昇するとポンピング損失が低減されて熱効率が上昇するため、内燃機関10の出力を維持しつつ内燃機関10への燃料供給量を減少させることができ、よって内燃機関10の燃費は向上する。この結果、第2の操作を行うと、ハイブリッド車両1の運転点は図8のAからCへ移ることになる。また、運転点がAからCへ移った際の燃料節約率は、内燃機関10への燃料供給量の減少分を電動過給器54への電力供給量の増大分で除算することによって算出される。
On the other hand, when the second operation described above is performed, the amount of electric power supplied to the
そして、第1操作を行ったときの燃料節約率と第2操作を行ったときの燃料節約率とを比較し、燃料節約率が大きい方の操作を実行した後に到達する運転点が更新運転点として算出される(このような制御を更新運転点算出制御と称する)。その後、この更新運転点を基準として第1操作を行ったときに到達する運転点及びこの第1操作に伴う燃料節約率と、この更新運転点を基準として第2操作を行ったときに到達する運転点及びこの第2操作に伴う燃料節約率とが算出される。そして、これら燃料節約率が再び比較され、燃料節約率が大きい方の操作を実行した後に到達する運転点が次の更新運転点として算出され、その後、同様な操作が繰り返される。 Then, the fuel saving rate when the first operation is performed and the fuel saving rate when the second operation is performed are compared, and the operating point reached after executing the operation having the larger fuel saving rate is the updated operating point. (Such control is called updated operation point calculation control). After that, the operating point reached when the first operation is performed with reference to this updated operating point, the fuel saving rate associated with this first operation, and the fuel saving rate when the second operation is performed with reference to this updated operating point are reached. The operating point and the fuel saving rate associated with this second operation are calculated. Then, these fuel saving rates are compared again, and the operating point reached after executing the operation having the larger fuel saving rate is calculated as the next updated operating point, and then the same operation is repeated.
図9は、内燃機関10の出力と燃費との関係を示す、図8と同様な図である。図9に示した例では、運転点Aから第1操作を行う場合(運転点Bに到達する場合)と第2操作を行う場合(運転点Cに到達する場合)とを比較した結果、第1操作を行った場合の方が燃料節約率が大きくなる。このため、運転点Aからの更新運転点として運転点Bが算出される。
FIG. 9 is a diagram similar to FIG. 8 showing the relationship between the output of the
図9に示した例では、次いで、運転点Bから第1操作を行う場合(運転点Dに到達する場合)と第2操作を行う場合(運転点Eに到達する場合)とを比較した結果、第2操作を行った場合の方が燃料節約率が大きくなる。このため、運転点Bからの更新運転点として運転点Eが算出される。図9に示した例では、同様にして、運転点Eからの更新運転点として運転点Gが算出され、運転点Gからの更新運転点として運転点Iが算出される。 In the example shown in FIG. 9, the result of comparing the case where the first operation is performed from the operation point B (when the operation point D is reached) and the case where the second operation is performed (when the operation point E is reached) are then compared. , The fuel saving rate is larger when the second operation is performed. Therefore, the operating point E is calculated as the updated operating point from the operating point B. In the example shown in FIG. 9, in the same manner, the operating point G is calculated as the updated operating point from the operating point E, and the operating point I is calculated as the updated operating point from the operating point G.
ここで、或る運転点から第1操作又は第2操作を行うと、操作を実行した結果到達する運転点では操作前の運転点に比べて、バッテリ20から電動発電機12、14及び電動過給器54への総電力供給量は増大する。したがって、第1操作又は第2操作を繰り返し行って運転点を繰り返し更新する回数が増えると、総電力供給量は徐々に増大する。そして、この総電力供給量には予め限界値が設定される。この限界値は、例えば、バッテリ20からの放電電流が電流限界値に到達するような電力供給量に設定される。
Here, when the first operation or the second operation is performed from a certain operating point, at the operating point reached as a result of executing the operation, the
したがって、更新運転点算出制御を繰り返し行って運転点の更新を繰り返すと、やがて算出された更新運転点における総電力供給量が限界値を超えることになる。そこで、本実施形態では、最終的に算出された更新運転点における総電力供給量が限界値を超えた場合には、最終的に算出された更新運転点の一つ前に算出された運転点が、目標運転点として特定される。 Therefore, if the renewal operation point calculation control is repeatedly performed and the operation point is renewed repeatedly, the total power supply amount at the renewal operation point calculated will eventually exceed the limit value. Therefore, in the present embodiment, when the total power supply amount at the finally calculated update operation point exceeds the limit value, the operation point calculated immediately before the finally calculated update operation point Is specified as the target driving point.
図9に示した例では、運転点Gにおける総電力供給量は限界値以下であるものの、運転点Iにおける総電力供給量は限界値を超えた値となっている。このため、最終的に算出された更新運転点Iの一つ前に算出された運転点Gが目標運転点として特定される。そして、このようにして特定された目標運転点における電動過給器54への電力供給量、電動発電機12、14への電力供給量及び内燃機関10への燃料供給量となるように電動過給器54、電動発電機12、14及び内燃機関10が制御される。
In the example shown in FIG. 9, the total power supply amount at the operating point G is equal to or less than the limit value, but the total power supply amount at the operating point I exceeds the limit value. Therefore, the operating point G calculated immediately before the finally calculated updated operating point I is specified as the target operating point. Then, the electric power supply amount to the
このようにして目標運転点の探索を行うと、最終的に算出された目標運転点は、総電力供給量が同一となる運転点の中で燃料節約率が最大の運転点となる。したがって、本実施形態では、燃料節約率が最大となるように電動発電機12、14への電力供給量及び電動過給器54への電力供給量を制御しているといえる。そして、本実施形態によれば、バッテリ20から外部への電力供給量を増大させるべきときに、電動発電機12、14及び電動過給器54を適切に制御することにより、ハイブリッド車両1における燃料消費率を効率的に低減させることができるようになる。
When the target operating point is searched for in this way, the finally calculated target operating point is the operating point having the highest fuel saving rate among the operating points having the same total power supply amount. Therefore, in the present embodiment, it can be said that the electric power supply amount to the
なお、上記実施形態では、総電力供給量が限界値を超えるように最終的に算出された更新運転点の一つ前に算出された運転点を目標運転点としている。しかしながら、総電力供給量の目標値を予め設定し、総電力供給量が目標値を超えるように最終的に算出された更新運転点を目標運転点としてもよい。 In the above embodiment, the target operation point is the operation point calculated immediately before the update operation point finally calculated so that the total power supply amount exceeds the limit value. However, the target value of the total power supply amount may be set in advance, and the update operation point finally calculated so that the total power supply amount exceeds the target value may be set as the target operation point.
<運転条件に応じた補正>
ところで、図8に示した機関出力と、電動過給器による過給度合いと、内燃機関10の燃費との関係は、全ての運転状態で同一ではなく、内燃機関10の運転状態に応じて変化する。具体的には、これらの関係は、例えば、吸気マニホルド51や吸気管52から構成される吸気通路内の吸気ガスの流量、ポンピング損失、等容度、内燃機関10におけるフリクション等に応じて変化する。
<Correction according to operating conditions>
By the way, the relationship between the engine output shown in FIG. 8, the degree of supercharging by the electric supercharger, and the fuel consumption of the
図10は、機関出力と電動過給器54による過給度合いと内燃機関10の燃費との関係を示す図である。図中の破線は、吸気ガスの流量が少ないとき、図中の実線は吸気ガスの流量が多いときをそれぞれ示している。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the engine output, the degree of supercharging by the
図10からわかるように、吸気ガスの流量が多いときには、吸気ガスの流量が少ないときに比べて、電動過給器54による過給度合いを変化させたときの内燃機関10の燃費の変化が小さい。これは、吸気ガスの流量が多いときには、電動過給器54により過給を行っても吸気ガスの圧力が上昇しにくいことによるものである。
As can be seen from FIG. 10, when the flow rate of the intake gas is large, the change in the fuel consumption of the
吸気ガスの流量が多くなると、図10に破線で示したような関係に基づいて燃料節約率が算出されることになる。上述したように、吸気ガスの流量が多くなると、電動過給器54への電力供給量が変化して電動過給器54による過給度合いが変化しても内燃機関10の燃費の変化は小さいことから、電動過給器54への電力供給量を増大させることはそれほど効果的では無い。このため、上記探索に基づいて最終的に算出される運転点では、吸気ガスの流量が多くなると、電動発電機12、14への電力供給量の、電動過給器54への電力供給量に対する比率が大きくなる。
When the flow rate of the intake gas increases, the fuel saving rate is calculated based on the relationship shown by the broken line in FIG. As described above, when the flow rate of the intake gas increases, the change in the fuel consumption of the
また、等容度が低下したときの関係も、吸気ガスの流量が少なくなったときの関係と同様である。したがって、機関出力と電動過給器54による過給度合いと内燃機関10の燃費との関係は、等容度が低下したときにも、図10に破線で示した関係と同様な関係となる。すなわち、等容度が低下したときには、等容度が大きいときに比べて、電動過給器54による過給度合いを変化させたときの内燃機関10の燃費の変化が小さい。この理由は以下の通りであると考えられる。すなわち、等容度が低下すると排気エネルギが増大し、その結果、排気ターボチャージャ70による過給が行われる。このため、電動過給器54を用いたことによる過給効果が低下する。したがって、上記探索に基づいて最終的に算出される運転点では、等容度が低下すると、吸気ガスの流量が多くなった場合と同様に、電動発電機12、14への電力供給量の、電動過給器54への電力供給量に対する比率が大きくなる。
Further, the relationship when the equivalence is reduced is the same as the relationship when the flow rate of the intake gas is reduced. Therefore, the relationship between the engine output, the degree of supercharging by the
図11は、機関出力と電動過給器54による過給度合いと内燃機関10の燃費との関係を示す、図10と同様な図である。図中の破線は、ポンピング損失の大きいとき、図中の実線はポンピング損失が小さいときをそれぞれ示している。
FIG. 11 is a diagram similar to FIG. 10 showing the relationship between the engine output, the degree of supercharging by the
図11からわかるように、ポンピング損失が大きいときには、ポンピング損失が小さいときに比べて、電動過給器54による過給度合いを変化させたときの内燃機関10の燃費の変化が大きい。これは、電動過給器54による過給が行われていないときのポンピング損失が大きいほど、電動過給器54によって過給を行うと、内燃機関10における熱効率をより高められることによるものである。
As can be seen from FIG. 11, when the pumping loss is large, the change in the fuel consumption of the
ポンピング損失が大きくなると、図11に破線で示したような関係に基づいて燃料節約率が算出されることになる。上述したように、ポンピング損失が大きくなると、電動過給器54への電力供給量が変化して電動過給器54による過給度合いが変化すると内燃機関10の燃費が大きく変化することから、電動過給器54への電力供給量を増大させることは効果的である。このため、上記探索に基づいて最終的に算出される運転点では、ポンピング損失が大きくなると、電動発電機12、14への電力供給量の、電動過給器54への電力供給量に対する比率が小さくなる。
When the pumping loss becomes large, the fuel saving rate is calculated based on the relationship shown by the broken line in FIG. As described above, when the pumping loss becomes large, the amount of electric power supplied to the
図12は、機関出力と電動過給器54による過給度合いと内燃機関10の燃費との関係を示す、図10及び図11と同様な図である。図中の破線は、内燃機関10におけるフリクションの大きいとき、図中の実線はフリクションが小さいときをそれぞれ示している。
FIG. 12 is a diagram similar to FIGS. 10 and 11 showing the relationship between the engine output, the degree of supercharging by the
図12からわかるように、フリクションが大きいときには、フリクションが小さいときに比べて、内燃機関10の燃費が悪化する。したがって、図12に示した機関出力と内燃機関10の燃費との関係は、フリクションが大きくなると全体的に上方にシフトする。
As can be seen from FIG. 12, when the friction is large, the fuel consumption of the
しかしながら、電動過給器54による過給度合いの変化に対する内燃機関10の燃費の変化の割合や、機関出力の変化に対する内燃機関10の燃費の変化の割合は、フリクションが変化しても基本的に変化しない。このため、上記探索に基づいて最終的に算出される運転点では、フリクションが変化しても、電動発電機12、14への電力供給量の、電動過給器54への電力供給量に対する比率は変化しない。
However, the ratio of the change in the fuel consumption of the
<具体的な制御>
次に、図13及び図14を参照して、ハイブリッド車両1の制御について説明する。図13は、バッテリ20からの総電力供給量を増大させる電力供給促進制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは一定時間間隔毎に実行される。
<Specific control>
Next, the control of the
まず、ステップS11では、算出フラグが0に設定されているか否かが判定される。算出フラグは、更新運転点の算出が行われているときに1に設定され、それ以外のときに0に設定されるフラグである。更新運転点の算出が行われておらず、よって算出フラグが0に設定されているときには、ステップS12へと進む。ステップS12では、総電力供給を増大させる電力供給促進制御の実行条件が成立したか否か、すなわちバッテリ20からの総電力供給量を増大させるべきときであるか否かが判定される。
First, in step S11, it is determined whether or not the calculation flag is set to 0. The calculation flag is a flag that is set to 1 when the update operation point is being calculated, and is set to 0 at other times. When the update operation point has not been calculated and the calculation flag is set to 0, the process proceeds to step S12. In step S12, it is determined whether or not the execution condition of the power supply promotion control for increasing the total power supply is satisfied, that is, whether or not it is time to increase the total power supply amount from the
電力供給促進制御の実行条件は、例えば、SOCが高い状態でハイブリッド車両1が下り坂を走行してその燃費が悪化すると予想される場合に成立する。具体的には、まず、PCU18によってバッテリ20のSOCが検出される。加えて、ECU30に接続されたナビゲーションシステム(図示せず)によって、ハイブリッド車両1の近い将来の走行経路中に下り坂があるか否か、及び下り坂がある場合にはその長さや斜度等が検出される。そして、検出されたSOCが基準閾値以上である場合に電力供給促進制御の実行条件が成立していると判定される。基準閾値は、例えば、下り坂の長さ、下り坂の斜度等に基づいて変更される。
The execution condition of the power supply promotion control is satisfied, for example, when the
また、電量供給促進制御の実行条件は、ハイブリッド車両1への要求トルクが所定値Te1未満であるときには成立しない。ハイブリッド車両1への要求トルクが所定値Te1未満であるときには、内燃機関10を停止させて電動発電機12、14のみによってハイブリッド車両1を駆動すればよいためである。
Further, the execution condition of the electric charge supply promotion control is not satisfied when the required torque for the
ステップS12において、電力供給促進制御の実行条件が成立していないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、電力供給促進制御の実行条件が成立していると判定された場合には、ステップS13へと進む。ステップS13では、算出フラグが1にセットされる。次いで、ステップS14では、現在の運転点が初期運転点として設定される。具体的には、現在の運転点は、ECU30の各出力信号等に基づいて算出される。
If it is determined in step S12 that the execution condition of the power supply promotion control is not satisfied, the control routine is terminated. On the other hand, if it is determined that the execution condition of the power supply promotion control is satisfied, the process proceeds to step S13. In step S13, the calculation flag is set to 1. Next, in step S14, the current operating point is set as the initial operating point. Specifically, the current operating point is calculated based on each output signal of the
次いで、ステップS15では、図14に示した更新運転点算出制御が実行され、更新運転点が算出される。次いで、ステップS16では、更新運転点における電動発電機12、14及び電動過給器54への総電力供給量が、予め定められた限界値以上であるか否かが判定される。ここで、限界値は、バッテリ20からの放電電流が大きくなって電流限界値に到達するような電力供給量に設定される。ステップS16において、総電力供給量が限界値未満であると判定された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。
Next, in step S15, the update operation point calculation control shown in FIG. 14 is executed, and the update operation point is calculated. Next, in step S16, it is determined whether or not the total power supply amount to the
次の制御ルーチンでは、ステップS11において算出フラグが0に設定されていないと判定されてステップS15へと進む。ステップS15では、前回の制御ルーチンにおいて算出された更新運転点を基準にして、更新運転点算出制御により更なる更新運転点が算出される。次いでステップS16では総電力供給量が予め定められた限界値以上であるか否かが判定され、限界値未満であると制御ルーチンが終了せしめられる。 In the next control routine, it is determined in step S11 that the calculation flag is not set to 0, and the process proceeds to step S15. In step S15, a further updated operation point is calculated by the update operation point calculation control with reference to the update operation point calculated in the previous control routine. Next, in step S16, it is determined whether or not the total power supply amount is equal to or more than a predetermined limit value, and if it is less than the limit value, the control routine is terminated.
こうして制御ルーチンが繰り返し実行されて更新運転点算出制御が繰り返し実行されると、総電力供給量は徐々に増大し、やがて限界値以上になる。総電力供給量が限界値以上になった制御ルーチンでは、ステップS16において総電力供給量が予め定められた限界値以上であると判定され、ステップS17へと進む。 When the control routine is repeatedly executed in this way and the update operation point calculation control is repeatedly executed, the total power supply amount gradually increases and eventually reaches the limit value or more. In the control routine in which the total power supply amount is equal to or higher than the limit value, it is determined in step S16 that the total power supply amount is equal to or higher than the predetermined limit value, and the process proceeds to step S17.
ステップS17では、今回の制御ルーチンにおいて更新運転点算出制御にて算出される前の更新運転点(今回の制御ルーチンにおいてステップS15にて更新運転点算出制御に入力される運転点)、すなわち一つ前の更新運転点が目標運転点として設定される。そして、運転点がこの目標運転点となるように、電動発電機12、14への電力供給量、電動過給器54への電力供給量、及び内燃機関10への目標燃料供給量等が制御される。
In step S17, the update operation point before being calculated by the update operation point calculation control in the current control routine (the operation point input to the update operation point calculation control in step S15 in this control routine), that is, one. The previous update operating point is set as the target operating point. Then, the amount of power supplied to the
次いで、ステップS18では、バッテリ20の現在のSOCが目標SOCtg以下であるか否かが判定される。現在のSOCは、例えば、PCU18によって算出される。また、目標SOCtgは、バッテリ20に必要な空き容量に基づいて決まり、例えば、ハイブリッド車両1の走行経路中の坂道が長いほどバッテリ20の空き容量が大きくなるように目標SOCtgが小さく設定される。ステップS18において、SOCが目標SOCtgよりも大きいと判定された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。したがって、次の制御ルーチンでは、再び更新運転点算出制御により更新運転点の算出が行われる。
Next, in step S18, it is determined whether or not the current SOC of the
一方、ステップS18においてSOCが目標SOCtg以下であると判定された場合には、ステップS19へと進む。ステップS19では、算出フラグが0に設定され、制御ルーチンが終了せしめられる。 On the other hand, if it is determined in step S18 that the SOC is equal to or less than the target SOCtg, the process proceeds to step S19. In step S19, the calculation flag is set to 0 and the control routine is terminated.
図14は、図13に示した電力供給促進制御中に行われる更新運転点算出制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、図13の制御ルーチンがステップS15に到達する毎に実行される。 FIG. 14 is a flowchart showing a control routine of the update operation point calculation control performed during the power supply promotion control shown in FIG. The illustrated control routine is executed each time the control routine of FIG. 13 reaches step S15.
先ず、ステップS21では、運転点が取得される。図13の制御ルーチンにおいて算出フラグが1に設定されてから初めての更新運転点算出制御では、このとき取得される運転点は図13のステップS14で設定された初期運転点である。一方、算出フラグが1に設定されたから二回目以降の更新運転点算出制御では、このとき取得される運転点は、電力供給促進制御の前回の制御ルーチンにおいてステップS15にて算出された更新運転点である。 First, in step S21, the operating point is acquired. In the updated operation point calculation control for the first time after the calculation flag is set to 1 in the control routine of FIG. 13, the operation point acquired at this time is the initial operation point set in step S14 of FIG. On the other hand, since the calculation flag is set to 1, in the second and subsequent update operation point calculation controls, the operation point acquired at this time is the update operation point calculated in step S15 in the previous control routine of the power supply promotion control. Is.
次いで、ステップS22では、第1操作を行った場合の燃料節約率FR1が算出される。ここで、第1操作を行った場合の燃料節約率FR1の算出手順を、第1操作前の運転点が図6及び図8の運転点Aであり、第1操作後の運転点が図6及び図8の運転点Bである場合を例にとって説明する。 Next, in step S22, the fuel saving rate FR1 when the first operation is performed is calculated. Here, the procedure for calculating the fuel saving rate FR1 when the first operation is performed is as follows: the operating point before the first operation is the operating point A in FIGS. 6 and 8, and the operating point after the first operation is FIG. And the case where it is the operation point B of FIG. 8 will be described as an example.
まず、運転点Aと運転点Bにおける電動発電機12、14への電力供給量の変化分ΔQが設定される。この電力供給量の変化分ΔQは予め定められた一定値とされる。次いで、運転点Aにおける機関出力EPAと、運転点Aにおける燃費FCAとが算出される。運転点Aにおける機関出力EPAは、現在の内燃機関10の機関回転速度と、運転点Aにおける各サイクル毎の内燃機関10への燃料供給量(すなわち、機関トルク)とを乗算することによって算出される。また、各運転点における燃費FCは、例えば、以下に示すような方法で算出される。
First, the change ΔQ of the amount of power supplied to the
まず、機関出力と電動過給器54での過給による圧力上昇量とに基づいて、図15に示したようなマップを用いて内燃機関10の基本燃費FCbが算出される。電動過給器54での過給による圧力上昇量は、電動過給器54への電力供給量や機関出力等に基づいて算出される。図15に示したような機関負荷と圧力上昇量と基本燃費FCbとの関係を示すマップは、図8に示したような関係に基づいて、予め実験的に又は計算によって算出され、ECU30のROMに保存される。なお、図15に示したマップは、例えば、引数として機関回転速度を更に追加した多次元マップであってもよい。
First, the basic fuel consumption FCb of the
次いで、機関出力と吸気ガスの流量とに基づいて、図16に示したようなマップを用いて第1燃費補正値FC1が算出される。吸気ガスの流量は、例えば、内燃機関10の吸気通路に設けられたエアフロメータ75の出力に基づいて算出される。図16に示したような機関負荷と吸気ガスの流量と第1燃費補正値FC1との関係を示すマップは、図10に示したような関係に基づいて、予め実験的に又は計算によって算出され、ECU30のROMに保存される。なお、図16に示したマップは、例えば、引数として機関回転速度や電動過給器54での過給による圧力上昇量を更に追加した多次元マップであってもよい。
Next, the first fuel consumption correction value FC1 is calculated using the map as shown in FIG. 16 based on the engine output and the flow rate of the intake gas. The flow rate of the intake gas is calculated based on, for example, the output of the
加えて、機関出力とポンピング損失とに基づいて、図17に示したようなマップを用いて第2燃費補正値FC2が算出される。ポンピング損失は、例えば、内燃機関10の筒内圧力を検出するセンサ(図示せず)によって検出された吸気行程中及び排気行程中の筒内圧力等に基づいて算出される。図17に示したような機関負荷とポンピング損失と第2燃費補正値FC2との関係を示すマップは、図11に示したような関係に基づいて、予め実験的に又は計算によって算出され、ECU30のROMに保存される。なお、図17に示したマップは、例えば、引数として機関回転速度や電動過給器54での過給による圧力上昇量を更に追加した多次元マップであってもよい。
In addition, the second fuel consumption correction value FC2 is calculated using the map as shown in FIG. 17 based on the engine output and the pumping loss. The pumping loss is calculated based on, for example, the in-cylinder pressure during the intake stroke and the exhaust stroke detected by a sensor (not shown) that detects the in-cylinder pressure of the
さらに、機関出力と等容度とに基づいて、図18に示したようなマップを用いて第3燃費補正値FC3が算出される。等容度は、例えば、内燃機関10の筒内圧力を検出するセンサ(図示せず)によって検出された吸気行程から圧縮行程における筒内圧力の推移等に基づいて算出される。図18に示したような機関負荷と等容度と第3燃費補正値FC3との関係を示すマップは、図10に示したような関係に基づいて、予め実験的に又は計算によって算出され、ECU30のROMに保存される。なお、図18に示したマップは、例えば、引数として機関回転速度や電動過給器54での過給による圧力上昇量を更に追加した多次元マップであってもよい。
Further, the third fuel consumption correction value FC3 is calculated using the map as shown in FIG. 18 based on the engine output and the equivalence. The equivalence is calculated based on, for example, a transition of the in-cylinder pressure in the compression stroke from the intake stroke detected by a sensor (not shown) that detects the in-cylinder pressure of the
そして、このようにして算出された基本燃費FCbに、第1燃費補正値FC1、第2燃費補正値FC2及び第3燃費補正値FC3を加算することで内燃機関10の燃費FCが算出される(FC=FCb+FC1+FC2+FC3)。
Then, the fuel consumption FC of the
このような方法により算出された運転点Aにおける燃費FCAに運転点Aにおける機関出力EPAを乗算することで運転点Aにおける燃料消費量FAが算出される(FA=FCA×EPA)。同様に、運転点Bにおける燃費FCBに運転点Bにおける機関出力EPBを乗算することで運転点Bにおける燃料消費量FBが算出される(FB=FCB×EPB)。そして、運転点Aにおける燃料消費量FAから運転点Bにおける燃料消費量FBを減算することによって運転点がAからBへ移ることによる燃料消費量の減少分ΔFが算出される(ΔF=FA−FB)。そして、燃料消費量の減少分ΔFを電力供給量の変化分ΔQで除算することよって運転点がAからBへ移るときの燃料節約率、すなわち第1操作を行った場合の燃料節約率FR1が算出される(FR1=ΔF/ΔQ)。 Such methods fuel consumption F A at operating point A by multiplying the engine output EP A at operating point A on the fuel consumption FC A at operating point A, which is calculated by is calculated (F A = FC A × EP A ). Similarly, the fuel consumption F B is calculated at the operating point B by multiplying the engine output EP B at the operating point B on the fuel consumption FC B at the operating point B (F B = FC B × EP B). Then, by subtracting the fuel consumption F B at the operating point B from the fuel consumption F A at the operating point A, the decrease ΔF of the fuel consumption due to the shift of the operating point from A to B is calculated (ΔF =). F A − F B ). Then, by dividing the decrease in fuel consumption ΔF by the change in power supply ΔQ, the fuel saving rate when the operating point shifts from A to B, that is, the fuel saving rate FR1 when the first operation is performed, is obtained. It is calculated (FR1 = ΔF / ΔQ).
次いで、ステップS23では、第2操作を行った場合の燃料節約率FR2が算出される。ここで、第2操作を行った場合の燃料節約率FR2の算出手順を、第2操作前の運転点が図7及び図8の運転点Aであり、第2操作後の運転点が図7及び図8の運転点Cである場合を例にとって説明する。 Next, in step S23, the fuel saving rate FR2 when the second operation is performed is calculated. Here, in the procedure for calculating the fuel saving rate FR2 when the second operation is performed, the operating point before the second operation is the operating point A in FIGS. 7 and 8, and the operating point after the second operation is FIG. 7. And the case where it is the operation point C of FIG. 8 will be described as an example.
まず、運転点Aと運転点Cにおける電動過給器へ電力供給量の変化分ΔQが設定される。この電力供給量の変化分ΔQは予め定められた一定値とされる。次いで、運転点がAからCへ移ることによる燃料消費量の減少分ΔFが、ステップS22と同様に算出される。そして、燃料消費量の減少分ΔFを電量供給量の減価分ΔQで除算することによって運転点がAからCへ移るときの燃料節約率、すなわち第2操作を行った場合の燃料節約率FR2が算出される(FR2=ΔF/ΔQ)。 First, the change ΔQ of the amount of power supplied to the electric supercharger at the operating point A and the operating point C is set. The change ΔQ of the power supply amount is set to a predetermined constant value. Next, the amount of decrease in fuel consumption ΔF due to the shift of the operating point from A to C is calculated in the same manner as in step S22. Then, by dividing the decrease amount ΔF of the fuel consumption amount by the depreciation amount ΔQ of the electric charge supply amount, the fuel saving rate when the operating point shifts from A to C, that is, the fuel saving rate FR2 when the second operation is performed is obtained. It is calculated (FR2 = ΔF / ΔQ).
次いで、ステップS24において、ステップS22で算出された第1操作における燃料節約率FR1が、ステップS23で算出された第2操作における燃料節約率FR2以上であるか否かが判定される。ステップS24において、FR1がFR2以上であると判定された場合には、ステップS24へと進む。ステップS25では、ステップS21で取得された運転点から第1操作を行った後に到達する運転点を更新動作点として算出し、制御ルーチンが終了せしめられる。 Next, in step S24, it is determined whether or not the fuel saving rate FR1 in the first operation calculated in step S22 is equal to or higher than the fuel saving rate FR2 in the second operation calculated in step S23. If it is determined in step S24 that FR1 is FR2 or higher, the process proceeds to step S24. In step S25, the operating point reached after performing the first operation from the operating point acquired in step S21 is calculated as the update operating point, and the control routine is terminated.
一方、ステップS24において、FR1がFR2未満であると判定された場合には、ステップS26へと進む。ステップS26では、ステップS21で取得された運転点から第2操作を行った後に到達する運転点を更新動作点として算出し、制御ルーチンが終了せしめられる。 On the other hand, if it is determined in step S24 that FR1 is less than FR2, the process proceeds to step S26. In step S26, the operating point reached after performing the second operation from the operating point acquired in step S21 is calculated as the update operating point, and the control routine is terminated.
<変形例>
上記実施形態では、ECU30上で探索によって目標運転点を算出している。しかしながら、目標運転点を必ずしも探索によって算出する必要はなく、例えば、機関出力、機関回転数、吸気ガスの流量、ポンピング損失、等容度に基づいた多次元的なマップに基づいて目標運転点を算出するようにしてもよい。この場合も、目標運転点は、現在の運転点からの燃料節約率が最大となるように目標運転点が算出される。
<Modification example>
In the above embodiment, the target operating point is calculated by searching on the
ただし、目標運転点を探索によって算出せずに多数のパラメータを引数としたマップに基づいて目標運転点を算出すると、マップを作成する際の適合工数が膨大になると共に、ECU30のROMに保存すべきデータが膨大になる。
However, if the target operating point is calculated based on a map with a large number of parameters as arguments without calculating the target operating point by searching, the number of man-hours required for creating the map becomes enormous and the data is saved in the ROM of the
1 ハイブリッド車両
10 内燃機関
12 第1電動発電機
14 第2電動発電機
18 PCU
20 バッテリ
30 ECU
44 燃料噴射弁
54 電動過給器
1
20
44
Claims (3)
前記内燃機関へ供給される吸気ガスを過給する電動過給器と、前記電動機及び前記電動過給器に接続されると共に前記電動機及び前記電動過給器へ電力を供給するバッテリと、前記内燃機関、前記電動機及び前記電動過給器を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記バッテリの充電率に基づいて前記バッテリから前記電動機及び前記電動過給器への総電力供給量を増大させるときであるか否かを判定すると共に、前記バッテリからの総電力供給量を増大させるときであると判定された場合には、前記バッテリからの総電力供給量を増大させる電力供給促進制御を行い、
前記制御装置は、前記電力供給促進制御において、前記バッテリからの総電力供給量の増大分に対する前記内燃機関での燃料消費量の減少分の割合である燃料節約率が最大となるように前記電動機への電力供給量及び前記電動過給器への電力供給量を制御し、
前記制御装置は、前記電力供給促進制御では、少なくとも前記電動過給器への電力供給量、前記電動機への電力供給量及び前記内燃機関への燃料供給量から定まる運転点が或る運転点にあるときよりも前記電動機への電力供給量を増大させると共に前記内燃機関への燃料供給量を減少させつつ当該ハイブリッド車両の出力トルクを維持する第1操作を行った場合における燃料節約率と、前記運転点が前記或る運転点にあるときよりも前記電動過給器への電力供給量を増大させると共に前記内燃機関への燃料供給量を減少させつつ前記内燃機関の出力トルクを維持する第2操作を行った場合における燃料節約率とを算出し、算出された燃料節約率が大きい方の操作を実行したときに前記運転点が到達する点を更新運転点として算出する更新運転点算出制御を1回のみ又は複数回繰り返して実行すると共に、最終的に算出された更新運転点における前記電動機への電力供給量、前記電動過給器への電力供給量及び前記内燃機関への燃料供給量となるように前記電動機、前記電動過給器及び前記内燃機関を制御する、ハイブリッド車両。 A hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine and an electric motor as a power source.
An electric supercharger that supercharges the intake gas supplied to the internal combustion engine, a battery that is connected to the motor and the electric supercharger and supplies power to the motor and the electric supercharger, and the internal combustion engine. The engine, the motor, and a control device for controlling the electric supercharger are provided.
The control device determines whether or not it is time to increase the total power supply amount from the battery to the motor and the electric supercharger based on the charge rate of the battery, and determines whether or not it is time to increase the total power supply from the battery. When it is determined that it is time to increase the supply amount, power supply promotion control for increasing the total power supply amount from the battery is performed.
In the power supply promotion control, the control device maximizes the fuel saving rate, which is the ratio of the decrease in fuel consumption in the internal combustion engine to the increase in total power supply from the battery. By controlling the amount of power supplied to the electric supercharger and the amount of power supplied to the electric supercharger ,
In the power supply promotion control, the control device has an operating point determined by at least the amount of power supplied to the electric supercharger, the amount of power supplied to the electric motor, and the amount of fuel supplied to the internal combustion engine. The fuel saving rate when the first operation of maintaining the output torque of the hybrid vehicle is performed while increasing the amount of power supplied to the electric motor and decreasing the amount of fuel supplied to the internal combustion engine as compared with a certain time, and the above-mentioned A second that maintains the output torque of the internal combustion engine while increasing the amount of power supplied to the electric supercharger and decreasing the amount of fuel supplied to the internal combustion engine as compared with the case where the operating point is at the certain operating point. Update operation point calculation control that calculates the fuel saving rate when the operation is performed and calculates the point where the operation point reaches as the update operation point when the operation with the larger calculated fuel saving rate is executed. The amount of power supplied to the electric motor, the amount of power supplied to the electric supercharger, and the amount of fuel supplied to the internal combustion engine at the finally calculated update operation point are executed only once or repeatedly. A hybrid vehicle that controls the electric motor, the electric supercharger, and the internal combustion engine so as to be.
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